In de zomer van 1988 maakte Pettersson de overstap naar Amsterdam en al snel veroverde hij de harten van fans en medespelers. Zijn spel was niet alleen effectief, maar ook elegant en veelzijdig. Hij vormde een sterk duo met Dennis Bergkamp.
Hoofdrol in kampioenswedstrijd
Pettersson was een belangrijke speler in het team dat twee keer landskampioen werd, in 1990 en 1994. Zijn glansprestatie tijdens de kampioenswedstrijd tegen sc Heerenveen (2-1) van 1994 zal voor altijd in de herinneringen van Ajax-fans gegrift blijven, waar hij niet alleen het kampioenschap verzekerde, maar ook het net vond.
Naast de landstitels veroverde Pettersson met Ajax ook de UEFA Cup en de KNVB Beker. Zijn schitterende doelpunten en zijn vermogen om op cruciale momenten te presteren, waren noemenswaardig
Emotioneel moment
Op 3 mei 1994 werd Pettersson op grootse wijze geƫerd tijdens zijn afscheid bij Ajax, voor eigen publiek. Het was een emotioneel moment waarbij zijn bijdrage aan de club werd gevierd en zijn nalatenschap voor altijd werd vastgelegd in de geschiedenis van Ajax.